2022年, 第0卷, 第19期　
刊出日期：2022-10-18

  

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  时间–温度指示器在冷链运输中的应用进展

  蔡梦琪, 李琳, 俞朱敏, 万仕刚, 叶常青, 宋延林

  . 2022, (19): 1-10. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.001

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  目的 研究时间–温度指示器(Time-Temperature Indicator，TTI)在产品包装和冷链物流中的价值和意义，并对冷链物流过程实施严格的监控义，以保障公众医疗卫生安全和食品卫生安全。方法 简述几种常见TTI的类型及原理，并概述TTI的研究现状，同时总结TTI技术的发展趋势并对其在我国的商用前景进行展望。结果 TTI历经几十年的发展技术已较为成熟，已在冷链运输、物流管理等领域发挥很大作用。结论 TTI技术的应用和发展前景广阔，与智能包装、物流管理等领域的技术结合发展会加速其在我国的商业化进程。
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  大面积柔性有机太阳电池:器件设计与印刷技术

  施淋枫, 袁皓, 孟祥川, 胡笑添, 陈义旺

  . 2022, (19): 11-26. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.002

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  目的 为研究者提供OSCs制造技术相关的全面见解和最新进展，分析现有的技术瓶颈和无法解决的规模效率损失，以获得可扩展和可打印的大面积光伏组件。方法 从功能层材料的选择、印刷工艺研究现状和大面积效率损失等方面展开综述，重点阐述柔性高效大面积有机光伏器件印刷制备的技术难题。结论 文中将进一步推动可印刷有机半导体材料在下一代清洁能源中的集成应用，并在可穿戴电子、光伏建筑一体化和物联网等应用领域引起广泛关注。
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  纸基微流控芯片的印刷制造工艺及其在食品安全检测中的应用

  李琼阳, 陈心雨, 徐小虎, 万小芳, 田君飞

  . 2022, (19): 27-39. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.003

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  目的 探究纸基微流控芯片的发展现状，为纸基微流控芯片进一步研发和推广应用提供借鉴和参考。方法 通过调研文献，根据检测原理及印刷制备工艺对纸基微流控芯片进行阐述，然后对微流控芯片在食品安全检测中的应用研究进展进行总结。结果 纸基微流控芯片适用于比色法、荧光法、电化学法及表面增强拉曼光谱等多种检测方法，印刷制备工艺也呈现多样化发展趋势。纸基微流控芯片检测技术成功应用于食品添加剂、污染物、成分分析及智能食品包装等安全检测领域。结论 纸基微流控芯片应用潜力巨大，仍需进一步优化技术工艺以克服制约其发展的潜在瓶颈问题。
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  多彩结构色‒柔性光子晶体材料与应用

  张子璐, 刘云燕, 谢新媛, 邓民威, 李风煜

  . 2022, (19): 40-48. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.004

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  目的 对柔性光子晶体的性质进行介绍，并对其主流的制备方法进行阐述，总结近几年来柔性光子晶体材料在包装印刷领域的应用。方法 介绍柔性光子晶体材料的主流制备方法，包括胶体粒子自组装法以及纳米压印光刻法;其次根据光子晶体材料的结构色可调性，介绍柔性光子晶体材料在包装印刷领域主要应用和研究价值。结论 目前柔性光子晶体在包装印刷方面的应用主要在于纺织、防伪、体育与健康等方面。柔性光子晶体在绿色印刷和包装领域具有重大潜力，可进一步深度研究拓宽其日常生活领域化应用，进一步推动包装印刷行业的绿色发展。
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  基于包装功能的时间–温度指示器与食品新鲜度指示器研究进展

  于江, 王嘉懿, 谢利, 周星, 边文慧

  . 2022, (19): 49-55. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.005

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  目的 从包装功能实现的角度分析研究时间–温度指示器和食品新鲜度指示器的原理、类型与发展趋势，指出开发设计时间–温度指示器和食品新鲜度指示器应完成的包装功能，为有效实现包装交流功能提供研究思路和技术支持。方法 列出现有食品包装功能在物理环境、周围环境和人类环境下的实现矩阵，通过研究时间–温度指示器和食品新鲜度指示器的实现原理和所满足的包装交流功能，探讨这2种技术提高矩阵中分值较低元素的可行性。结果 时间–温度指示器监测食品所经历的时间、温度的完整历程，有助于提高实现矩阵中ComA元素的分值;食品新鲜度指示器提供生理变化或微生物生长引起的食品质量变化的定性或半定量信息，有助于提高实现矩阵中ComH元素的分值。结论 时间–温度指示器和食品新鲜度指示器能够有效提升食品包装的交流功能，保证消费者安全，减少资源浪费，具有广阔的发展前景。
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  基于形核结晶调控的钙钛矿太阳电池印刷制造的研究进展

  张家浩, 丁奕豪, 雷莹, 徐子涵, 施建涛, 张懿强, 宋延林

  . 2022, (19): 56-67. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.006

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  目的 有机–无机杂化钙钛矿太阳电池以其优异的光电转换性能和低成本溶液加工等优势受到了科研工作者和产业界人士的广泛关注，文中着眼于解决把实验室的旋涂研发工艺转换为可大规模重复生产的工艺这一直接挑战。方法 印刷制造技术具有低成本、大规模、高产率、适用于柔性基底等优点，是应对该挑战的有效手段。深入梳理和总结印刷制造中钙钛矿薄膜的形核与结晶过程，对于印刷高质量钙钛矿薄膜和实现大面积高效钙钛矿太阳电池制造至关重要。结论 分析了钙钛矿形核结晶的热力学与动力学基本理论，从钙钛矿形核结晶调控这一角度出发，对各类印刷工艺制造大面积钙钛矿薄膜及光伏器件的研究现状做出相应评价，认为“升级制备技术、创新材料体系、改善稳定性能”三步走将掀起钙钛矿产业化的新浪潮。
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  等离子体诱导铜油墨低温固化工艺及性能优化

  梁程, 李一田, 李万里, 张婕

  . 2022, (19): 68-75. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.007

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  目的 利用低温等离子体诱导铜络合物导电油墨实现在柔性基板上快速固化，制备出高导电柔性铜薄膜，并阐明油墨溶剂质量分数、预热处理时间、等离子体功率、处理时间等参数对铜膜固化结构与导电特性的影响规律。方法 通过调节油墨中的溶剂质量分数以改变油墨的铜含量及印刷铜薄膜的厚度;通过控制变量法优化低温固化工艺，并利用扫描电子显微镜、共聚焦显微镜、电阻率测量等手段表征柔性薄膜的物理特性;通过圆珠笔直写和卷对卷印刷方式测试所制备油墨与工艺在印刷柔性电子领域的适用性。结果 通过对油墨配方和等离子体处理工艺的协同优化，可以制备最薄为40 nm，最低电阻率为3.76 μΩ∙cm的柔性铜薄膜。结论 等离子体处理可以实现铜络合物油墨的低温快速固化制备高性能铜薄膜，在印刷柔性电子领域展现出了巨大的应用潜力。
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  智能药品包装材料在多感官维度下的应用研究

  王帅, 于萍, 范帼玲, 张祖江, 杨炳海, 李辉

  . 2022, (19): 76-87. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.008

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  目的 探究多感官维度下智能药品包装材料的应用，使药品包装材料在智能化的基础上发挥出更高的应用价值，更好地满足人的感官需求，促进药品包装行业的发展。方法 首先，对智能药品包装材料和多感官包装进行概述;其次，着重阐述智能药品包装材料的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉以及多感官组合的应用;最后，分析其发展趋势。结论 智能药品包装材料较少探索消费者的心理、感官需求，多感官和智能药品包装材料的融合是智能药品包装的进一步发展。多感官构建起了消费者与产品的桥梁，满足消费者的生理、心理需求，为智能药品包装材料的发展提供了参考。
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  生物基抗菌剂的制备及其改性PVA薄膜保鲜研究

  吴桐雨, 刘尔康, 吴刘一顺, 刘跃军, 王天舒, 石璞, 冯建湘

  . 2022, (19): 88-96. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.009

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  目的 为了增加聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)薄膜作为食品包装材料的抗菌性能，促进生物基绿色环保助剂发展和应用，推动绿色包装理念。方法 以香草醛、色氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等为原料设计合成系列生物基多官能席夫碱型抗菌剂，制备相应的席夫碱抗菌剂薄膜，并对抗菌剂进行结构表征、热学性能测试，对抗菌复合薄膜进行力学性能、透湿性能、抗菌性能、保鲜性能的测试和表征。结果 5种新型氨基酸席夫碱抗菌剂均具有较好的抗菌性能，制备的薄膜延长了圣女果的货架期2~4 d。结论 新型绿色环保生物基席夫碱抗菌剂具有十分优异的抗菌性能，改善了PVA的抗菌性能，延长了圣女果的货架期，推动了绿色包装的发展。
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  基于废弃火炬松木包装的碳量子点制备与性能

  汤俊, 胡妙言, 刘凯, 徐丽, 徐长妍

  . 2022, (19): 97-105. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.010

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  目的 为了改善废弃火炬松木材包装综合利用率低和功能化利用严重不足的现状，以其包装废弃物制备荧光碳量子点，实现高附加值利用。方法 首先，以废弃火炬松木材包装为碳源，以尿素和磷酸分别为氮、磷掺杂剂，采用水热法(温度为200 ℃、时间为12 h)，制备氮磷掺杂碳量子点。接着，采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征CQDs的物理结构、化学结构和光学性质，筛选出荧光强度高、荧光量子产率大的制备工艺。结果 所制备的氮磷掺杂火炬松荧光碳量子点呈规则的球形，其平均粒径为2.25 nm、粒径分布范围为1.3~3.4 nm，且在水溶液中分布均匀，无明显聚集;碳量子点表面具有丰富的醚键、碳碳双键以及含磷和含氮官能团;当火炬松木粉、去离子水、尿素、磷酸的质量比为1∶60∶0.5∶0.5时，所得荧光碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高，所得荧光量子产率比未掺杂碳量子点的提高了5.54倍。结论 以废弃火炬松木材包装为碳源制备荧光碳量子点的策略是可行的，可为火炬松木材包装废弃物的高值化和功能化利用提供了一条新的途径。
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  PBAT‒PLA膜袋受控需氧堆肥条件下的降解研究

  马昳超, 朱佳欢, 孙梦捷, 张楠, 李洋洋, 章若红, 刘峻, 杜欢政

  . 2022, (19): 106-112. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.011

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  目的 通过对广泛使用的PBAT–PLA生物降解膜袋在受控需氧堆肥条件下的降解机制研究，为生物降解塑料的大规模推广提供重要理论基础。方法 根据GB/T 19277.1—2011，在(58±2)℃需氧条件下，对PBAT–PLA膜袋进行为期160 d的生物降解测试(即工业堆肥)，并以常见的可降解材料微晶纤维素作为参比样品。对降解前后的材料进行红外、扫描电镜、能谱分析，并结合其所在堆肥样本的脂肪酶活性，从多角度探寻降解机制。结果 PBAT–PLA膜袋与微晶纤维素所在的堆肥脂肪酶活性都达到空白堆肥的3倍以上。红外显示由微晶纤维素水分子吸附、糖环打开、基团氧化形成的吸收峰加强，PBAT–PLA膜袋中的酯键峰明显减弱;扫描电镜发现降解的PBAT–PLA膜袋表面覆盖了微生物膜;能谱分析发现，碳元素大幅减少，氧元素增加。结论 微生物在PBAT–PLA膜袋表面生长形成生物膜，分泌大量脂肪酶，水解PBAT–PLA的酯键，使聚合物降解为不同链长的中间体或小分子，同时伴随着氧化，随后被作为碳源，在相关微生物体内被代谢利用，形成最终产物。
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  玉米秸秆制备Ⅰ、Ⅰ/Ⅱ、Ⅱ晶型纳米纤维素

  宋文瑜, 史康杰, 李大纲, 王海莹

  . 2022, (19): 113-119. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.012

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  目的 为了制备纤维素Ⅱ晶型的高长径比纳米纤维素，并与纤维素Ⅰ、Ⅰ/Ⅱ晶型的纳米纤维素进行性能的对比。方法 文中以玉米秸秆纤维为原料，通过化学处理和机械研磨法制得纤维素Ⅰ、Ⅰ/Ⅱ、Ⅱ晶型的纳米纤维素，分别记为CNF–Ⅰ、CNF–Ⅰ/Ⅱ、CNF–Ⅱ。结果 透射电镜观察表明，CNF–Ⅰ、CNF–Ⅰ/Ⅱ和CNF–Ⅱ的直径分布范围为5～50 nm、5～60 nm和5～80 nm。紫外可见分光光度计测试表明，3种CNF薄膜都具有良好的透光率。力学测试表明，CNF–Ⅰ膜的拉伸强度(184.7 MPa)较高，而CNF–Ⅱ膜则韧性较好，具有更高的断裂伸长率(12.5%)。结论 在CNF–Ⅱ的制备中，脱木素技术对晶型转化(纤维素Ⅰ晶型转化为纤维素Ⅱ晶型)和后续机械纳米化影响较大;通过化学处理结合机械研磨法可制得高长径比的CNF–Ⅱ，一次研磨法产率高达80%，工艺简便，操作难度和制取成本较低。
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  南荻生态包装箱的全生命周期评价比较研究

  廖倩滢, 张珺, 易自力, 李有志

  . 2022, (19): 120-127. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.013

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  目的 对南荻生态包装箱和传统木质胶合板包装箱的全生命周期进行环境影响比较分析，探索前者对后者的生态替代性。方法 文中基于生命周期评价(Life Cycle Assessment, LCA)，使用ReCiPe 2016方法对2种包装箱的18种环境影响类型展开全生命周期的LCA研究。结果 南荻生态包装箱全生命周期环境影响单一分值为3.08 Pt，包装箱生产、运输和废弃物处置阶段占比分别为68%、8%、24%;传统木质胶合板包装箱全生命周期环境影响单一分值为3.61 Pt，包装箱生产、运输和废弃物处置阶段占比分别为75%、6%、19%;前者较之后者每功能单位减少14.7%的环境影响。结论 结果表明南荻生态包装箱整体环境表现优于传统木质胶合板包装箱，南荻刨花板用量的减少带来的环境效益最大，循环利用包装箱及其生物质，以及改进包装箱尺寸设计也是减少化石资源消耗的可能途径。在洞庭湖造纸业全面退出情境下，研究为决策者在技术和环境层面选择南荻的利用方式提供了依据。
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  大气压射频介质阻挡放电辉光放电和丝状放电的时空演化比较

  李森, 潘杰, 王琳, 陈强, 刘忠伟

  . 2022, (19): 128-133. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.014

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  目的 为研究大气压射频(13.56 MHz)介质阻挡放电(rf-DBD)在辉光放电和丝状放电2种模式下的电离形式，以及在一个放电周期(73.7 ns)内气体电离与时间和空间的关系。方法 实验使用氩气获得稳定的辉光放电，使用氩气掺杂氮气获得丝状放电。实验中使用电流正向过零点的信号触发ICCD相机获得一个放电周期内不同时间点的36张照片，得出放电间隙之间不同位置的发光强度在一个周期内随时间的变化关系。结果 在α模式下，每半个周期所产生的一次电子雪崩在空间和时间上都是从阴极到阳极的过程。在γ模式下存在负辉现象，并且在阴极电极的介质表面，负辉强度峰值的时间比体电离强度峰值时间晚约13 ns。在丝状放电中，等离子体的发光强度主要集中在阴极表面，介质表面积累的电荷之间的互相作用力使得放电形成单独的细小通道。结论 α模式以体电离为主，而γ模式下除了体电离，还有离子撞击阴极表面产生的大量二次电子，并且比体电离的产生更晚。在丝状放电中，电介质表面电荷作用明显，阴极介质表面的电离为放电的主要形式。
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  应用于包装领域的明胶泡沫性能研究

  MARTIN Torrejon Virginia, 宋金华, 宋行

  . 2022, (19): 134-142. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.015

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  目的 制作和表征基于明胶的生物基可堆肥降解泡沫材料，并应用于包装领域。方法 明胶泡沫通过机械发泡和在周围环境中干燥制成。研究明胶含量、表面活性剂含量以及发泡温度对泡沫最大发泡倍率(MER)、收缩、密度、结构以及压缩性能的影响。此外，研究不同明胶含量样品的导热率。结果 研究的3个因素对泡沫性能和结构有显著影响。MER值和收缩是黏度相关，并极大地影响泡沫密度、力学性能以及热导率。增加明胶含量制造出了密度和压缩强度更高的泡沫(由于MER值更低)。表面活性剂质量分数从0.75%增加到1.5%由于发泡性提升造成泡沫密度轻微下降。然而，进一步将表面活性剂质量分数提升至3%造成黏度显著增加、MER值下降，从而导致泡沫密度增加。更高的发泡温度可以得到更高的MER，但是由于液态泡沫稳定时间更长，收缩程度更大，泡沫密度更大。结论 明胶泡沫展现出作为低密度传统塑料泡沫(密度小于30 kg/m³)环保替代品极具潜力的性能。研究成功实现了明胶泡沫的低热导率〔0.038～0.039 W/(m.K)〕和相对较低的收缩程度。
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  鲜切南瓜保鲜技术研究进展

  袁宁, 王怡, 王佳宇, 胡文忠

  . 2022, (19): 143-151. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.016

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  目的 介绍鲜切南瓜保鲜技术的研究进展，为进一步研究有效保持鲜切南瓜品质的方法提供理论基础和技术参考。方法 综述目前国内外鲜切南瓜的物理(如低温、气调包装、热处理、高静压、臭氧)、化学(如壳聚糖涂膜、茉莉酸甲酯、外源乙烯等)和生物(如枯草芽孢杆菌)保鲜技术的研究进展。结果 鲜切南瓜的物理保鲜技术具有成本低、处理条件易控制及对结构和营养风味影响较小等优点，是较为常用的保鲜技术;化学保鲜技术具有良好的保鲜效果，但存在化学试剂残留、易改变果蔬风味等问题;生物保鲜技术具有安全、无毒、高效等特点，但目前关于生物保鲜技术对于鲜切南瓜的应用范围较窄，技术不够成熟。结论 今后可将生物保鲜技术作为鲜切南瓜保鲜的研究重点，同时与物理保鲜技术、化学保鲜技术配合处理，达到相互协同效应，从而更好地维持鲜切南瓜贮藏期间的品质。
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  鱼糜在冻藏阶段的品质影响因素及控制技术

  闫艺伟, 章学来, 莫凡洋, 张信荣

  . 2022, (19): 152-159. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.017

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  目的 进一步提高鱼糜在冻藏过程中的品质，提高其产品附加值，满足消费者对高品质鱼糜的要求。方法 介绍鱼糜的物理化学特性和腐败机理，分析冻结时间、冻结温度、冻结速率和冻融循环对鱼糜冻藏阶段品质变化的影响，综述低温液氮速冻、物理场辅助冻结为代表的新型冻结方式和抗冻剂在冷冻鱼糜品质控制中的应用，并对其发展进行展望。结论 在鱼糜冻藏过程中，应综合考虑冻藏时间和冻藏温度的影响，同时尽量减小温度波动，防止冻融循环的发生;为了更好地保持鱼糜的品质，应进一步研究和优化新型冻结技术在鱼糜中的应用，并探究新型抗冻剂和复合抗冻剂的可行性，以期实现产业化应用。
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  亚硝酸盐溶液作为高锰酸钾消耗量测试标准样品可行性研究

  韦存茜, 张丽媛, 刘峻

  . 2022, (19): 160-166. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.018

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  目的 研究亚硝酸盐溶液作为食品接触材料高锰酸钾(KMnO4)消耗量测试标准样品的可行性。方法 将亚硝酸盐溶液标准物质配制成不同浓度的样品溶液，按照GB 31604.2—2016进行KMnO4消耗量的测试。结果 当亚硝酸盐溶液的质量浓度为0.5~20 mg/L时，KMnO4消耗量测试结果的平行性较高;亚硝酸盐浓度和KMnO4消耗量的线性相关系数R²高达0.999;将与亚硝酸盐反应的KMnO4理论用量与实际用量进行对比，比值为97.7%~109.5%，理论值与实际值之间的差距较小;样品的加标回收率为102.8%~109.2%，满足实验室内部质量控制的要求。结论 将亚硝酸盐溶液作为KMnO4消耗量检测项目质量控制标准样品满足要求，对于保证该检测项目结果的准确性具有重要意义。
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  UPLC–MS/MS法测定聚亚苯基砜奶瓶4,4′–联苯二酚迁移量

  白泽清

  . 2022, (19): 167-172. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.019

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  目的 提出聚亚苯基砜(PPSU)奶瓶4,4′–联苯二酚迁移量的超高效液相色谱–串联质谱分析方法(UPLC–MS/MS)，为婴幼儿食品包装质量安全测试方法提供依据。方法 在70 ℃、2 h条件下，采用体积分数50%的乙醇溶液(食品模拟物)对样品进行迁移实验，采用C18色谱柱分离，以超纯水和甲醇为流动相梯度洗脱，通过电喷雾电离源(ESI)负离子模式和多反应监测(MRM)进行采集、扫描，并进行定性和定量检测，采用外标法进行定量分析。结果 在优化条件下，目标物在5~200 µg/L内线性关系良好，相关系数(R²)大于0.999 9，检出限和定量下限分别为1.5 µg/L和5 µg/L。该方法的基质效应值为95.8%~114%，加标回收率为95.2%~105%，相对标准偏差(RSD)为1.0%~1.7% (n=6)。结论 该方法具有快速、准确且灵敏度高等特点，适用于PPSU奶瓶4,4′–联苯二酚迁移量的测定。
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  基于高光谱技术的花椰菜农药残留检测

  沈兵兵, 姚星伟, 王怀文

  . 2022, (19): 173-179. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.020

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  目的 为了快速、无损地检测花椰菜上的农药残留，采用高光谱成像技术分别对花椰菜上是否含有苏云金杆菌、高效氯氰菊酯和虫螨茚虫威等3种农药进行无损检测研究，并且跟踪研究检测效果最好的农药安全间隔期。方法 对含有农药和不含农药的花椰菜样本进行高光谱成像处理，提取感兴趣区域的光谱数据。剔除前后20个波段的原始光谱数据，以降低噪声的影响，针对剩余216个波段(950~1 666 nm)的数据分别采用卷积平滑(S–G)、多元散射校正(MSC)和变量标准化(SNV)等3种算法对光谱数据进行优化。为了提高判别运行速率，采用竞争性自适应重加权算法(CARS)提取3种农药光谱数据的特征波长，并建立偏最小二乘法(PLS)判别模型。结果 基于SNV优化后的PLS模型对花椰菜上3种农药的识别准确率相对最高，其中虫螨茚虫威农药样本的测试效果相对最好，识别率为100%，随后对该农药进行了连续7 d的检测，其结果符合农药的消散规律。结论 将高光谱图像技术应用于花椰菜的农药残留检测具有很好的应用前景。
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  多层UV形瓦楞纸板的准静态轴向压溃模型研究

  梁友珍, 王军, 范慧丽

  . 2022, (19): 180-189. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.021

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  目的 对多层UV型瓦楞纸板轴向压溃后的变形机理和抗压性能进行探究，以助于多层瓦楞纸箱和缓冲包装的设计。方法 采用理论分析和试验研究相结合的方式，对UV形多层瓦楞纸板轴向压溃后的平台应力进行理论建模和准静态试验研究。结果 在UV形瓦楞生产工艺的基础上，假设楞纸与相邻层之间的相互作用为面黏合;提出了一种新的折叠元件以及波纹芯的3种变形模式;此外，分别提出了五层瓦楞纸板和七层瓦楞纸板平台应力理论模型;多层瓦楞纸板平台应力的理论预测结果与试验结果吻合良好。结论 所提出的多层UV形瓦楞纸板理论模型是有效的，这将有助于波纹结构刚度设计和参数选择，以满足不同的强度要求。
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  简支曲梁结构的大变形及吸能分析

  霍银磊, 李梦瑶, 王惠

  . 2022, (19): 190-197. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.022

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  目的 通过对简支曲梁缓冲器的非线性大变形及能量吸收特性的理论研究，为其缓冲设计与应用提供理论参考。方法 基于Euler–Bernoulli梁理论，以曲梁的曲率半径及截面角为基本参数推导简支圆形曲梁大变形控制方程，考虑压板作用下曲梁的多种变形情况给出曲梁的大变形及变形能的解析表达，进而计算不同外力及初始安装角下缓冲器的变形情况及变形能，并与数值计算结果进行对比。结果 理论计算结果与数值解高度吻合，表明计算方法的可靠性，缓冲器的缓冲系数取决于曲梁材料、初始曲率半径及安装角度，与其数量无关;当初始安装角为 时，缓冲器的最小缓冲系数可取到6.12。结论 所讨论曲梁缓冲器具有明显的非线性大变形特性和良好的缓冲吸能特性，能够替代传统缓冲材料，方便地用于运输系统的缓冲设计中，给出了简支曲梁缓冲器的基本设计方法。
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  基于改进超螺旋算法的永磁同步电动机控制

  金爱娟, 王硕勋, 李少龙, 刘付鑫, 吴铭毅

  . 2022, (19): 198-207. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.023

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  目的 为提高传统PID控制下永磁同步电动机在遇到负载突变、重载启动、频繁变速等外界条件变化时性能突变的问题，文中将超螺旋滑模引入电机控制中，以更好地应对外界条件的变化。方法 通过在原有的超螺旋滑模算法中，加入自适应比例项和积分项，使其获得更快的收敛速度和更强的鲁棒性。然后引入一种新的过饱和系数，来应对引入积分项所带来的超调问题。结果 在Matlab/SMULINK的仿真环境中，搭建所提方法的模型，并与传统的PID控制、超螺旋滑模控制以及比例项改进超螺旋滑模控制所搭建的模型做对比。结果表明，文中方法在遇到外界条件变化下，稳定性提高了33%～91%、快速性提高了27%～76%。结论 文中优化后的超螺旋滑模控制器有更高的鲁棒性和更快的快速收敛性，改善了系统的性能，能够有效应对负载突变、重载启动、频繁变速等问题，使应用文中所提方法的永磁同步电动机能够更加符合包装机的要求。
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  基于改进遗传算法的导向辊生产调度方法研究

  张朝阳, 徐莉萍, 张增强, 刘善惠, 李健

  . 2022, (19): 208-215. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.024

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  目的 研究导向辊生产车间中的调度优化问题，有利于缩短工件的完工时间，提高产线生产效率。方法 以某导向辊生产车间为研究对象，以最小化最大完工时间为目标建立数学模型。针对该导向辊生产车间的实际工况，提出一种改进的遗传算法进行求解。通过对10种不同尺寸的导向辊进行生产调度，分别采用改进的遗传算法和传统遗传算法进行试验分析。结果 改进的遗传算法相比传统遗传算法寻优能力更高，工件的完工时间从139 min缩短为113 min，缩短了18.7%左右，生成了完工时间为113 min的生产调度甘特图。结论 与传统遗传算法相比，改进的遗传算法在导向辊生产调度优化中具有更高的全局优化能力和寻优精度。
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  Auto Store仓储系统的运作与效率优化研究

  李海芬, 周丽

  . 2022, (19): 216-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.025

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  目的 为缓解零售电商商品仓库占地面积广，拣选效率受限等问题。方法 文中就存储策略、指派策略以及路径策略方面对Auto Store仓储系统进行详尽的介绍，在此基础上流程化的分析Auto Store系统完成单次订单拣货作业的业务流程，并运用Anylogic软件对所提出的模型进行仿真和验证。结果 假定订单到达服从Erlang分布，在拣选车和工作站数量和拣选货物数量相同的情况下，对比了Auto Store仓储系统混存布局和传统布局的拣选效率，验证了混存布局的可行性。结论 同时对比基于2种任务指派策略，得出了以基于拣选时间最小化的指派策略下系统运作效率更优这一结论，对理论分析与仿真研究之间的结果进行分析比较，验证了模型的有效性。
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  基于同时送取货多车型二维矩形装箱问题的优化

  陈其赛, 倪静

  . 2022, (19): 226-234. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.026

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  目的 研究同时送取货的二维矩形装箱问题，即在考虑客户的送取需求、货物的尺寸和质量，以及多车型约束下求得车辆待装空间最高平均空间利用率。方法 提出含9种适应度值的skyline装箱方案设计改进的混合禁忌搜索–遗传优化算法来求解带同时送取货约束的二维矩形装箱问题。结果 通过仿真检验，混合算法使车辆待装空间平均空间利用率达到88.04%，并求得了服务8位客户的同时送取货装箱方案。结论 基于带9种适应度值skyline装载方案的混合禁忌搜索–遗传优化算法针对同时送取货模式的二维矩形装箱问题能求得较高的空间利用率，并完善了同时送取货模式在装载方面的研究。
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  一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析

  张良安, 王祥, 谢胜龙

  . 2022, (19): 235-242. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.027

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  目的 针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题，设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法 首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上，通过改进其末端结构以增加机器人的自由度，从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上，采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析，验证机器人运动学模型的正确性。最后，基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果 实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续，没有任何断点与突变点。结论 表明该机器人运动平稳，具有良好的运动学性能，从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。
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  AR技术应用于包装交互式设计的研究

  吴铫, 柯胜海

  . 2022, (19): 243-249. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.028

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  目的 探寻AR技术在虚拟包装中的交互形式及应用，分析各交互形式的特性和实现方式，为新时代的AR技术包装设计提供崭新的思路与解决方案。方法 基于AR技术在包装上的运用，通过文献分析了解其研究现状、技术发展、优势特点，结合国内外最新AR技术包装案例，分析总结其交互形式，并依据AR技术的驱动形式和虚拟内容互动形式的差异，归纳未来AR技术包装的交互形式的3个阶段，即粗放期、形成期、发展期。结果 AR技术包装的交互形式包括包装本体的驱动符号可变式设计及虚拟加载内容的交互方式设计两方面，其全新的交互形式可极大地提升包装体验的沉浸感、趣味性，延展包装功能。结论 AR技术为包装的交互提供了全新的方式，同时此项技术在包装中的运用可为包装设计的数字化发展与研究提供新的思路，为未来包装发展创造新形势。
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  白酒对裱盒型及模切压痕质量问题预报与排除

  崔嘉雯, 赵红, 杨青峰, 李守政, 王忠良

  . 2022, (19): 250-254. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.029

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  目的 为提高效率、稳定质量、降低成本、增加效益，针对白酒对裱盒在生产中盒型、模切和压痕出现的问题，通过预报及时采取措施进行改进和排除。方法 通过分析纸张纹向、含水率、压力、模切问题和压痕问题来提高生产质量。结果 针对盒型问题提出确定纸张纹向和选用适当含水率的改进方法，通过选择合适的模切刀，正确选择压痕线和底模条，改善模切工艺等方法来消除纸张质量不良对盒质量影响，合理地选择压痕线、底模条，正确合理地调整压痕压力，保证压痕达到质量要求。结论 以盒型、模切和压痕等问题为导向，聚焦加工全流程，加强了生产环节管理，对包装印刷行业具有一定借鉴意义。
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  温度和包装内缓蚀气压对金属气相防锈的影响

  姜昕蕙, 卢立新, 李伟哲

  . 2022, (19): 255-261. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.030

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  目的 通过电化学方法探究气相防锈包装过程中温度和包装内缓蚀气压对气相防锈效果的影响，为实际工况中获得较长的气相防锈有效寿命期提供数据参考。方法 以10^#钢和铸铁为金属试样作为工作电极，通过交流阻抗谱和动极化曲线对不同温度和不同缓蚀气压下试样缓蚀过程进行研究，并分析其电化学参数变化规律，对缓蚀效果进行评价和比较。结果 交流阻抗谱结果表明，温度升高和缓蚀气压下降时，金属试样表面阻抗值减小，且在高温低频区出现Warburg阻抗，腐蚀机理发生改变。动极化曲线结果表明，随着温度升高和缓蚀气压下降，金属试样的腐蚀电流减小，腐蚀电压负移。结论 温度升高及包装内的缓蚀气压下降均会造成金属气相防锈效果下降，且升温后缓蚀剂对缓蚀气压的变化更敏感，为延长气相防锈包装的有效寿命期应关注高温工况，并确保气相防锈包装内缓蚀气压稳定。
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  电芯模组激光焊接装配线中原料包装箱智能识别上料龙门装置

  严惠

  . 2022, (19): 262-267. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.031

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  目的 电芯模组激光焊接装配线上料单位质量大，存在用时长、效率低、上料精准度低的问题，无法满足装配线48 s持续、稳定、精准上料需求，因此基于机器视觉设计一种原料包装箱智能识别上料龙门装置。方法 采用SolidWorks设计龙门上料装置机械结构;基于工艺流程设计电气控制系统;通过机器视觉检测判定包装箱正反以确保正确供料方向;以第1个包装箱视觉检测位置为基准，确定每层4个包装箱的机械手抓取标定位置，并进行偏差补偿，以确定机械手实际抓取坐标;PLC与视觉装置通过TCP通讯，驱动吸盘准确吸取包装箱至入料口。结果 通过实践测试，龙门装置每包装盒上料速度为24~48 s。结论 系统满足装配线供料效率需求，上料精准度明显提升，节约了人力成本。
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  鸡蛋分级包装系统的设计与实验

  周二刚

  . 2022, (19): 268-272. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.032

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  目的 为了提高我国鲜鸡蛋分机加工的效率和质量，需设计一台高效、稳定的鸡蛋分级包装生产线。方法 根据鸡蛋分级加工包装的具体需求，基于凸轮齿轮等机械结构的传动原理，设计一台鸡蛋分级包装生产线，此鸡蛋分级包装生产线由一台1 000W的电动机驱动，通过链及齿轮等传动，实现鸡蛋的称量、分级、装托等工序。结果 按设计加工完成后，安装样机并进行实验，得出此鸡蛋分级包装系统测量误差正确分级率为97%，对100枚鸡蛋重复20次实验仅有3枚破损，破损率较低。经测试，其生产率最高为35 000枚/h。结论 此鸡蛋分级包装系统设计达到了设计要求，符合市场需求，为国内鸡蛋初加工提供了一种技术方案。
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  雪茄原料和烟支等温吸湿模型的建立

  谭再钰, 王剑, 潘勇, 刘利平, 胡捷, 贾梦珠, 杨梅, 施友志

  . 2022, (19): 273-283. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.033

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  目的 准确控制雪茄烟生产加工等关键环节环境条件及含水率，降低各环节物料损耗，优化控制参数，确保产品安全，保证产品质量。方法 以雪茄烟茄衣、茄套、茄芯和成品烟支为对象，测定其在20、30、40 ℃，不同相对湿度条件下的平衡含水率和水活度，建立不同温度下雪茄原料和烟支的等温吸湿曲线及吸湿曲线响应模型。结果 结果表明，雪茄原料和烟支在同一温度不同湿度条件下的等温吸湿曲线属于Ⅱ型等温线，雪茄烟原料及烟支的吸湿能力为茄衣≈茄套＞烟支＞茄芯，且温度越高，雪茄烟原料及烟支的吸湿能力越强;GAB模型为拟合雪茄原料和烟支等温吸湿曲线最优模型，预测值与实测值的决定系数R²均大于0.995，平均相对误差均小于5%，相对误差界均小于10%，且不同温湿度平衡含水率预测值与实测含水率呈斜率为1的直线关系，二者吻合程度较高。结论 GAB模型在预测雪茄烟生产加工等环节环境条件及含水率方面具有较高的准确性，能有效指导物料过程的水分和环境温湿度控制，降低各环节物料损耗，保证生产工序衔接顺畅，确保产品安全，提高产品品质。
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  热塑性树脂LDPE长圆形中空体口模流道优化设计

  黄利军, 李治伟, 周利军, 丁小锋

  . 2022, (19): 284-290. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.034

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  目的 探索特殊的进料方式和分流流道，以满足长圆形分流均衡的特殊性需求。方法 运用流体力学对LDPE树脂流动进行力学分析，研究长圆形中空体成型质量与口模流道分流区数量、缝隙的关系，确定最佳的口模流道分流区数量、缝隙，并通过试制结果来验证分析数据的准确性。结果 采用1个衣架流道和6个区域的狭缝流道，衣架流道采用2个进口，并且狭缝流道的6个区域缝隙分别为4、3、3.5、1、5和1 mm时，长圆形中空体成型质量可以达到最佳效果:壁厚均匀性好，偏差小于0.15 mm;外表光滑无带褶皱竖纹;竖直度好，偏斜度小于3 mm。结论 文中设计方案先进、有效，可以用于包装用LDPE塑料瓶生产过程中的长圆形中空体成型过程。
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  现代军事物流信息系统建设总体构想

  连尧, 丁皓, 朱建民

  . 2022, (19): 291-296. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.035

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  目的 提出现代军事物流信息系统建设总体构想，为现代军事物流信息系统实际建设提供理论支撑和参考借鉴。方法 从信息系统总体架构出发，系统阐述现代军事物流信息系统主要建设内容。结果 提出“1座数据中心、3张通信网、4个子系统、4类数据库和4幅态势图”的建设构想。结论 现代军事物流信息系统建设是一项复杂系统工程，各方面建设需统筹布局，一体推进。
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  基于反向P–M扩散分割的缝线断线检测

  贺振东, 崔良建, 刘洁, 赵素娜, 葛世举

  . 2022, (19): 297-302. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.036

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  目的 实现面粉袋缝线断线自动化检测。方法 设计反向P–M扩散分割的缝线断线检测方法。首先采集缝线图像，并进行灰度开运算，以消除复杂背景及面粉袋两边端线的干扰。针对现场光照变化、反射不均、面粉噪声等环境因素对缝线提取的影响，对面粉袋表面与缝线的灰度特征、梯度特征进行分析，设计反向P–M扩散因子，先将图像进行反向P–M扩散，将扩散后的图像与开运算处理后的图像进行差分处理，从而抑制复杂背景纹理，增强缝线与面粉袋的区分度，将阈值分割出的缝线与面粉袋顶端缝边长度进行对比，判断缝线是否断线。结果 实验结果表明，利用该算法进行缝线检测实验，断线检测准确率达到96%，每张缝线图片处理时间只需120 ms。结论 基于反向P–M扩散分割的缝线断线检测方法是一种无接触缝线断线检测新方法，具有准确率高、速度快等优点，满足面粉生产企业断线自动化检测的要求。
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  纸塑复合袋表面缺陷图像的梯度投影差值筛选方法

  严国平, 李京, 钟飞, 吴世燃, 杨小俊

  . 2022, (19): 303-309. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.037

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  目的 为了解决纸塑复合袋的缺陷图像筛选效率低、精度差等问题，提出一种基于梯度投影差值的纸塑复合袋表面缺陷图像筛选方法。方法 首先采集纸塑复合袋图像，并利用Sobel算子函数得到其梯度幅值图像，使用水平投影和垂直投影计算公式，计算获取的梯度幅值图像信息，得出图像水平和垂直方向的投影均值，采集缺陷图像中具有丰富梯度信息的特点，分析梯度投影均值的差值，根据图像信息计算出阈值，通过比较投影差值和阈值，完成图像的筛选。结果 针对此次采集的缺陷图像，当投影差值阈值设置在0.014 6~0.018 9内时，可以筛选出表面缺陷的图像。相较于差影法，该方法的筛选正确率提高了约10%，图片筛选时间加快了1.5 s。结论 文中提出的梯度投影差值方法与差影法相比，具有图像筛选正确率高、筛选速度快等优点，满足图像筛选在工业生产上的需求。
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  改进差分进化算法及啤酒灌装机液位控制PID参数整定

  王超锋, 司呈勇, 沈建强

  . 2022, (19): 310-319. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.19.038

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  目的 针对啤酒液位控制系统存在PID参数整定难、非线性、滞后性问题，提出一种改进基于邻域的改进差分进化算法，应用于PID参数优化整定中，从而提高灌装机的工作效率和啤酒的质量。方法 文中对差分进化算法进行改进，设计一种新型的变异策略，在变异环节引入邻域搜索操作;根据当前种群的分布情况，实时对邻域的个数进行自适应分配，以提升算法全局和局部搜索能力;与2种基本差分进化算法和4种改进差分进化算法对比，用18个测试函数验证文中所提出算法的性能。结果 仿真结果表明，相较于基本差分进化算法，使用改进的差分进化算法整定的PID参数，调节时间减少0.22 s，上升时间减少0.04 s，超调量降低7.63%。结论 通过改进的差分进化算法对啤酒灌装机液位PID参数的优化整定，可以显著改善控制系统的超调量、上升时间和稳态误差等性能，实现了液位的稳定控制。